淺析車輛自燃事故的原因及防自燃系統的設計

丁騰飛，朱冬梅，楊 劍，王 猛

(安徽三聯學院，安徽 合肥 230601)

近幾年，隨著人們對汽車的需求量的增加，關于汽車安全方面同時也出現了一系列的問題。其中，汽車自燃便是近年來發生頻率較高的一種現象，對人們的出行安全產生了重大影響，引起了社會的廣泛關注。事例如下:

2020年4月13日12時40分，北京朝陽門主路2環橋下北向南方向，一輛汽車發生自燃，無人員傷亡。

2020年4月14日晚8點多，上海內環中山北路上匝道附近，發生一起汽車自燃，所幸無人員傷亡。

2020年5月1日15時許，十堰高警房縣大隊接到報警稱，一輛輕型普通貨車停在應急車道上，車上貨物著火。民警接警后即刻趕往現場，一方面疏導過往車輛，防止次生事故發生，一方面和司機一起對著火車輛進行滅火救援，經十幾分鐘撲救，火苗被徹底撲滅，但車內的物質損失較大。

通過以上例子可知，人們對汽車自燃的產生機理及汽車自燃嚴重后果的認識還比較少， 缺乏安全意識，缺乏相關知識理論，自然引起來人民的關心。

1 原因分析

1.1 劣質改裝隱患

汽車改裝可導致汽車自燃，安裝電器、改裝線路造成短路，從而引發汽車自燃，特別是在汽車電子電路轉換的情況下，例如自動音頻汽車的電路在出廠時設備是已固定的，大部分新裝備和配飾的汽車存在附加產品質量不達標或電路分布不合理等問題，存在重大安全隱患。

1.2 電線、電器短路

通常的啟動開關由觸頭燒結熔合，起動機的磁力開關無法松開，導致啟動時間較長(啟動機的安全啟動時間為5 s)，從而使啟動機發熱和起火。若改裝者技術狀態有限，電線連接不得當，導致汽車起火[1]。其次，目前現在生產的汽車一般都裝備三元催化反應器，而這個位于排氣管上的裝置溫度很高，一般溫度都在300℃至400℃，所以一旦此時車底有易燃物，將很容易被三元催化裝置點燃，從而導致車輛起火自燃。

1.3 危險物品

打火機、香水等可能會由于高溫爆炸引起火災，其次是老花鏡和放大鏡都是凸透鏡，容易采光，如果長時間聚焦光線，這會導致焦距高溫，并加速室內老化，嚴重的將是在汽車內的塑料板爐，甚至會引起汽車自燃。還有數碼相機、攝像機、手機等長時間暴曬，這些電子產品很容易損壞。而電池放在高溫環境下電池會發生鼓包甚至爆炸的危險。

1.4 漏電

汽車的點火高壓電壓超過10000 V。點火線圈的高溫會立即引起點火線的老化、軟化和開裂，使絕緣層容易斷裂，導致泄漏。如果現在發動機里有很多油垢，特別容易自燃。

1.5 冷卻系統故障

高溫天氣，發動機冷卻性能下降，發動機過熱現象就會持續出現，不僅動力性能下降而且會引發自燃，特別是老舊車輛的線路老化，油路電路非常容易在高溫狀態下，引發自燃，非常危險。

除上述原因外，漏油、長途高溫駕駛、接觸電阻過大、機械摩擦、汽化器回火等原因也會導致汽車自燃。

2 車輛防自燃系統的設計

通過以上例子，研制一種可行性強、操縱方便的汽車防自燃裝置，減少此類事故的發生是十分重要的。在技術層面上，我們要求這種裝置能夠在汽車有自燃趨勢或在溫度即將達到到燃點時自動控制自燃，防止其進一步演變為火災，以防止車輛自燃，達到安全的目的。

2.1 概述

設計溫度控制系統作為防止汽車自燃的中央機制，具有自動調節，自動信號裝置，及時顯示，多點檢測和其他功能。控制對象為汽車上可能產生高溫部位的溫度，各高溫部位的溫度臨界值可以在一定范圍內由人工設定，并能在溫度超過臨界值時實現預警和自動噴淋降溫處理，以保證高溫部位的溫度下降到低于臨界值，從而實現汽車防自燃的目的，進而為廣大司機和乘客朋友們的人身財產安全提供保障。

2.2 系統組成與工作原理

該系統主要由負溫度系數熱敏電阻、溫度傳感器PT1000、溫度控制系統、報警系統、微型水管噴頭、水泵、水箱、取水裝置、電動機、執行器、連接線路、指示燈和電子控制單元(ECU)組成(如圖1所示)。

圖1 組成設計圖

工作原理主要分為五個階段，分別為:用溫度傳感器進行信號的采集、溫度檢測控制與報警系統、降溫實施裝置、定點噴淋的實現以及溫度信號反饋與報警解除。

1)多點溫度的檢測與預警。根據市場上的產品，我們首先在車內安裝了溫度測量元件負溫度系數熱敏電阻，并在高溫易發部位(如發動機、制動器等)建立了多個溫度實時監測點，對多點溫度進行檢測和預警。

2)溫度傳感器進行采集信號。當溫度達到預先設定的臨界點時，熱敏電阻立即將溫度信號傳送到PT1000溫度傳感器，然后PT1000溫度傳感器將溫度信號轉換成電信號，并將電信號傳輸到溫度控制系統，實現信號的采集。

3)利用溫度控制系統實現信號輸出。溫度傳感器傳遞的信號，由溫度控制系統分析和處理，然后視實際情況而定，將發出控制信號，傳送到信號系統和相關部分，以啟動降溫噴頭。

4)降溫設備。微型水管應安裝在車輛的任何可能出現高溫的部件上，水管的另一端與發動機控制的小水泵相連，小水泵的另一端與水箱相連，水箱必須安裝在車輛底部，并提供簡單有效的取水裝置，而整個應用裝置必須由輕質材料制成，從而使制冷設備的操作合理、運行有效。

5)多點定位噴淋的實現以及報警的取消。

5)多點定位噴淋的實現以及報警的取消。當控制信號到達執行器時，溫度控制系統驅動發動機，啟動小水泵并向相應的高溫部位噴水，實現高溫部位的降溫，達到防止汽車自燃的目的，為廣大駕駛員和乘客提供安全保障。

2.3 使用創新點

1)開發一種特殊的溫度控制及報警系統。

2)設計一種多點定位的噴淋系統。

3)采用可取的綠色環保降溫介質，來實現循環利用。

2.4 技術關鍵與主要技術指標

2.4.1 技術關鍵

①溫度控制、反饋系統的設計。

②報警裝置的設計與實施。

③多點定位噴淋系統的布置和設計。

④系統有效和可靠性的保障措施。

2.4.2 主要技術指標

①溫度監測的實時性。本裝置整個系統的線路必須完好無損，保證溫度信號即時傳送給溫度控制系統，達到對各個可能出現高溫的部位實時監控的目的。

②噴淋的實施。當被監測部位的溫度達到臨界值時，溫度控制系統能及時發出報警指令，并下達驅動水泵電機的命令，使各噴頭實現即時噴淋，達到預期的目的。

③降溫的效果。各高溫部位被噴淋后，保證其溫度下降的幅度在大致在30～60℃范圍內，確保達到降溫的效果。

2.5 技術特點和先進性

2.5.1 技術特點

①汽車防自燃裝置采用多點測溫預警系統，這樣可更好地防止因過熱而發生事故。本項目采用多點采集溫度數據，對溫度過高過熱的汽車部件實施定點檢測，如剎車片，發動機，線路等，如果溫度超過一定溫度界限，通過控制系統控制執行器做出反應，執行器控制噴淋系統實施降溫，并且將溫度信息反饋給報警器。

②采用自動溫度控制系統進行降溫調控，可避免人為控制產生的誤差。

2.5.2 先進性

①現在市場同類裝置現狀及技術。 經過市場調查，現在市場上幾乎沒有對汽車高溫零部件進行溫度實時監測的控制系統，在汽車上使用較少。現有的類似降溫系統是通過人工控制的辦法進行操作，這樣不能有效地實現高溫原件的實時降溫控制。

②與同類裝置對比，本裝置的先進性。 此套汽車防自燃裝置，以全自動溫度控制系統為核心，采用多點檢測并聯控制，可以對汽車多個高溫零件實現實時監測，自動實現噴淋降溫控制，使其更加智能化與自動化。該裝置的設計與實施，一旦應用于汽車行業，無疑會給汽車行業帶來新的生機。

2.6 特點和優勢

當夏天汽車經過長時間的行駛后，某些零部件的溫度將不斷升高，一旦溫度超過設定的溫度臨界值時，報警系統報警，控制系統通過分析不同的溫高超標部位，下達指令起動小水泵，使噴頭噴水，從而達到降溫的效果。該裝置適用于汽車，貨車，客車，等一系列機動車。可預測和提前降溫的一體化，實時監測，同時采用多定位噴淋裝置，采用熱敏電阻進行深度檢測控制。 其降溫介質來源廣泛，充分體現對資源和能源的節約與保護。同時具有成本少、運輸時無安全隱患、環保、靈敏度高以及制造成本低廉的優點。

2.7 市場分析

該設計裝置材料耗費低廉，生產成本低，市場發展空間很大。耐用性好，采用水進行降溫，目前國內外市場尚且沒有該產品。其次夏天汽車自燃現象日益嚴重，市場需求量大。類似汽車防自燃裝置目前還沒有，競爭力比較小。處理方式采用噴淋裝置，從綠色安全方面來講，是大眾所樂意接受的新裝置。